Problem mit Aufwärtswandler

Für einen FET mit 50kHz braucht er aber auch einen vernünftigen 
Gate-Treiber. Das schafft ein µC-Ausgang nicht ohne die Flanken zu 
verschleifen und das ist gerade beim Step-Up-Wandler ziemlich tödlich 
weil im Ausschaltmoment des Transistors die volle Ausgangsspannung und 
der größte Strom vorhanden ist. Der Transistor muß also sehr schnell 
gesperrt werden.

Zweites Problem: Ich sehe keine Spannungsregelung. Ohne diese wird die 
Spannung am Ausgang bis zur Avalanche-Spannung des FETs hochlaufen, was 
ein angeschlossenes Schaltungsteil unter Umständen krumm nehmen kann.

@ Daniel W.
Wie wärs, wenn du mal reale Schaltungen von Step-Up-Wandlern ansiehst, 
und nicht solche bis zur Sinnlosigkeit vereinfachten Prinzip-Pläne?

Aber du hast ungleubliches Glück, denn du bist nicht der erste, der 
sowas macht. Sieh dir doch mal an, wie Andere das machen:
http://www.mikrocontroller.net/articles/MC34063 bei 
StepUp_(Aufwärtswandler)

Denn für einen einsetzbaren, richtigen Schaltregler fehlt bei deiner 
Skizze noch einiges! Und dann kommt für eine brauchbare Funktion noch 
das Layout dazu. Und dann passen diese beiden Werte irgendwie nicht 
zusammen:
Spule: 47µH    und    Schaltfrequenz: 50kHz

Du kannst einen TL494 verwenden. Der ist zwar inzwischen schon etwas 
angegraut aber Du kannst im Wesentlichen jeden Wandler bauen wenn Du 
Dich mit diesem IC auskennst. Der ist sehr flexibel zu beschalten, hat 
gleich zwei Fehlerverstärker für die Regelung und kann Eintakt- und 
Gegentaktwandler steuern. Der einzige Nachteil: Als er entworfen wurde 
gabs wohl noch nicht besonders viele FETs. Er kann keine FETs direkt mit 
seinen Ausgängen steuern, da muß man sich mit einer kleinen 
Treiberschaltung (1 NPN-, 1 PNP-Transistor und ein Widerstand) behelfen.

Meiner Meinung nach solltest Du - wenn Du sowas wirklich lernen willst - 
gleich vom Start weg mit Teilen arbeiten, die für sowas ausgelegt sind. 
Es gibt viele Leute die sich nicht mit Neuem beschäftigen wollen und 
solche Dinge dann mit einem NE555 aufbauen weil das das einzige IC ist 
was sie kennen und beherrschen. Manche dieser Schaltungen funktionieren 
sogar, aber ich bezeiche das immer als Murks weils eine ziemliche 
Zweckentfremdung eines berühmten Timer-ICs ist. Ich baue ja auch keinen 
1Hz-Generator mit dem TL494 obwohl das gehen würde.

> Mir geht es nicht um hohe Effizienz.
Klar, ansonsten will man generell keine Drosselwandler oder 
transformatorischen Wandler bauen!

> Ich will nur das Grundprinzip einmal nachbauen.
Zum Grundprinzip gehört immer auch eine Regelschleife - in Deinem Fall 
für die Ausgangsspannung.

> Da müsste so etwas simples doch reichen.
Ein Auto braucht einen Motor. Ist Fakt, oder? Ein Motor braucht einen 
Luftfilter, einen Auspuff, eine Kraftstoffversorgung, eine Zündanlage, 
ein Steuerteil, einen Schmiermittelumlauf, einen Anlasser und ein paar 
Kontrolleinrichtungen. Ist auch Fakt, oder?

> Die Schaltfrequenz kann ich ja noch nach belieben ändern,
> weil mir ist die Welligkeit des Ausgangsstroms egal.
Kannst Du eben nicht. Zuviel davon und das Ding bringt absolut keine 
Leistung, zu wenig und der Kern geht in die Sättigung (dann raucht der 
FET). So einen Wandler steuert man nicht über die Betriebsfrequenz 
sondern mit einer PWM. Schmale Impulse - wenig Leistung, breite Impulse 
- viel Leistung. Die Frequenz bleibt dabei konstant. Schaltung mit 
variabler Frequenz, etwa zur Senkung der Verlustleistung (zB. Burst 
Mode) oder echte Resonanzwandler sind nochmal eine ganze Nummer schwerer 
zu bauen.

> Hier wäre der Kondensator auch gleichzeitig mein Verbraucher,
> denn ich will ihn nur laden und die Spannung daran messen.
In diesem Fall ist der Kondensator schon am Abdampfen wenn er zum 
Verbraucher wird. Ein Kondensator soll im Normalfall bis auf seine 
Verlustleistung gar nichts verbrauchen. Mir kommts jetzt langsam so vor, 
als ob Dir elementares Grundwissen zu den verwendeten Bauteilen fehlt. 
Dann wird der Bau solcher Wandler schwierig. Man kann halt nicht jeden 
Kack zu 100% am Rechner simulieren.

> Wenn ich das einmal geschafft habe, sieh ich mir auch andere komplexere
> Schaltungen einmal an, die vlt. mehr Sinn machen.
Naja diesen Ansatz kann ich schon verstehen, aber Du kannst deswegen 
keine betriebswichtigen Teile weglassen. Zumindest nicht beim 
Drosselaufwärtswandler. Das ergibt nur viel magischen Rauch und ist 
schade um die Bauteile, ggf. sogar gefährlich wenn unerwartet hohe 
Spannungen entstehen.

Als Beispiel: Ich hab vor einer Weile mit einem Wandlertrafo aus einem 
PC-ATX-Standby-Netzteil rumgespielt weil ich wissen wollte wozu die 
Dinger taugen. Also 12V 100kHz mit variabler PWM erzeugt und rein damit 
in die 5V-Sekundärseite, die 330V Primärwicklung mit Diode, Kondensator 
und einem Widerstand (!!) beschaltet. Ergebnis war, daß das Ding bei 
einem bereits sehr schönen Rechteck auf dem Oszi absolut keine Leistung 
brachte (paar V am Ausgang) und dann plötzlich innerhalb weniger Prozent 
Veränderung der Pulsbreite den angeschlossenen paar-Watt-Widerstand bei 
über 300V zum Abstinken brachte. Also ein sehr enger Arbeitsbereich, ich 
sag mal 5-95% Leistung auf 5% Pulsbreiten-Änderung. Das ist schon recht 
schwer zu handhaben, aber kein Problem für eine analoge Regelung.

> Ich wollte damit ausdrücken, dass ich hier keinen wirklichen
> Verbraucher anschließe.
Auch ein kleiner Widerstand, der in etwa die erwartete Leistung bei der 
erwarteten Ausgangsspannung verheizt ist ein Verbraucher.

> Mit den Kondensator kann ich die erzeugte Spitzenspannung ablesen.
Das ist Unsinn bzw. nur bedingt korrekt. Wenn Du einen ausreichend 
spannungsfesten FET und Diode verwendest und deine Drossel nicht völlig 
ungeeignet ist bekommst Du mit so einer Schaltung eine Spitzenspannung 
von über 1500V zustande wenn keine begrenzende Regelung vorher die 
Bremse zieht. So eine Schaltung hat kein Problem damit, eine 
Leuchtstoffröhre zu zünden und bei entsprechender Leistungsfähigkeit 
auch dauerhaft zu betreiben... Nur um Dir mal zu sagen womit Du da 
spielst... :D

> Welche Rolle spielt der IC jetzt in der Schaltung?
> Ist er nur für das Schaltsignal verantwortlich?
Er (TL494) erzeugt die Arbeitsfrequenz, misst die Ausgangsspannung und 
regelt nach dieser die Pulsbreite im Steuersignal für den 
Schalttransistor.

> Wieso kann er keine FET's steuern?
Er hat keine Push-Pull-Ausgänge. Er kann je nach Beschaltung nur aktiv 
zum Plus oder aktiv zur Masse treiben, nicht beides gleichzeitig. Bei 
FETs stellt das Gate quasi einen kleinen Kondensator dar, der bei 
Schaltreglern schnell umgeladen werden muß. Das geht nur mit einer 
Treiberschaltung, die aktiv nach Plus und Masse treiben kann. Eine 
passive Entladung über einen Widerstand nach Masse zB. würde zu lange 
dauern, der FET sperrt dann nur langsam und fängt an einen großen Teil 
der Energie, die eigentlich für die Ausgangsseite gedacht war, zu 
verheizen.

Der UC3825 zB. hat Push-Pull-Ausgänge, die FETs direkt treiben können. 
Ich weiß aber gerade nicht, ob dieser IC auch Eintaktwandler kann 
(Datenblatt).

> Ich habe bisher nur mit Transistoren gearbeitet und angenommen, dass
> sich die Steuerung nicht von Transistoren unterscheidet.
Transistoren sind stromgesteuert, FETs sind spannungsgesteuert.

Die Spule ist bei Testaufbauten einigermaßen unkritisch. Ich habe gute 
Erfahrungen mit der Glättungsdrossel aus der Sekundärseite eines 
PC-Netzteils gemacht. Damit kommt man beim Aufwärtswandler und 
12V/50-60kHz locker bis 50V hoch. Welche Ausgangsspannung strebst Du 
denn an?

Ein 50/50 Rechteck ist auch ein PWM-Signal (50% duty halt). Du brauchst 
aber irgendeine Form von Regelung, die Deine Schaltung stoppt wenn die 
gewünschte Ausgangsspannung erreicht ist. Oder eine echte PWM-Regelung, 
die die auf die Ausgangsseite gespeiste Energie zurücknimmt um die 
Ausgangsspannung konstant zu halten.

So eine Wandler bringt seine volle Leistung bei einem Tastverhältnis 
kurz bevor der Kern der Spule in Sättigung geht. Kern in Sättigung wäre 
schlecht für den Schalttransistor, das maximale Tastverhältnis muß also 
so festgelegt werden, daß das nicht passieren kann und dieses maximale 
Tastverhältnis darf nicht überschritten werden (dead time control). Wenn 
nach dem Anlaufen die geforderte Ausgangsspannung erreicht ist fährt der 
Regler das Tastverhältnis (Einschalttdauer des Schalttransistors) 
zurück. Durch diese Einregelung wird nur noch so viel Energie auf die 
Ausgangsseite übertragen wie dort von irgendwas entnommen wird.

Mach Dich erstmal theoretisch mit dem ganzen Kram vertraut und kauf erst 
was wenn Du sicher bist was Du bauen willst. Hast Du eigentlich ein 
Oszilloskop? Das ist Grundausstattung beim Wandlerbau, genau wie ein 
einigermaßen brauchbares Labornetzteil mit Strombegrenzung.

Im Anhang hast Du mal zwei TL494 Step-Up-Wandler aus Gugel. Ob die 
Dinger laufen oder nicht weiß ich nicht, aber sie vermitteln doch den 
Aufbau recht gut. Sie zeigen auch zwei gute Möglichkeiten, wie man einen 
oder auch zwei FETs an den TL494 dranbekommt.

Sowas baut man doch nicht ohne konkreten Anwendungsfall. Wenn man nichts 
hat was die hohe Spannung verwursten kann dann braucht man auch die hohe 
Spannung nicht.

Auch wenns jetzt einen leichten Trend zum Off-Topic bekommt:
Daniel W. schrieb:
> Oszilloskop habe ich leider keines, ich überlege mir aber ein billiges
> wie dieses(http://www.conrad.at/ce/de/product/122383/VELLEMAN...)
> anzuschaffen.
Nimm die 120 Euronen und kauf dir ein gebrauchtes Hameg in der Bucht:
http://www.ebay.de/itm/Hameg-HM-203-5-Oszilloskope-2-Kanal-/170825100986?pt=Mess_Pr%C3%BCftechnik&hash=item27c5f82eba
Mit etwas Mut zum Risiko wäre auch sowas nicht ohne, dann wäre noch 
einmal Pizzaessen mit drin:
http://www.ebay.de/itm/Hameg-HM-203-Oszilloskop-HAMEG-203-Oscilloscope-HM-203-Dual-Trace-/200746903007?pt=Wissenschaftliche_Ger%C3%A4te&hash=item2ebd72a5df
(Nein, ich bin nicht der Verkäufer und der ist mit mir auch nicht 
verwandt oder sowas)
Die Dinger sind allemal besser als jedes Velleman-Dingsbums, das ich 
bisher in der Hand hatte. Unbrauchbar sind auch die Uni-T, erstaunlich 
gut sind dagegen die Rigol-Geräte.

Wichtig ist für mich, dass man ohne Menüklickerei direkt die 
Zeitauflösung und Empfindlichkeit einstellen kann. Das im Video 
vorgeführte Autorange ist eine Spielerei, die dir im echten Leben den 
Spass am Messen verdirbt. Denn nur du selber weißt ja, was du messen 
willst. Und das Oszi stochert dann selber im Nebel rum? Viel Spass 
damit....